Kink-band strengthening of Ti-based high entropy mille-feuille structured materials

钛基高熵千层结构材料的扭结带强化

• 批准号: 22K03808
• 负责人: 徳永 透子
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03808/
• 关键词: チタン合金; ハイエントロピー合金; ミルフィーユ材料; 高強度材料

本研究では，Ti系共晶型ハイエントロピー合金に主に着目し，層状組織の方位を制御し，ミルフィーユ材料独特のキンク強化を誘導することを目指した．本年度は過去に報告されているTi系共晶型ハイエントロピー合金（TiCoFeMnNi系，TiAlCrNbZr系，TiCoFeMnNi系）を含むFeCoCuNiTi，FeCoCrNiTi，FeCoMnNiTi系といった計18種の合金をアーク溶解法により溶製し，一部合金に対しては更にブリッジマン法を用いた一方向性凝固による組織配向化を行った．FeCoCrNiTi合金系においては，初晶の間に層状組織の発達が確認され，その層状組織においてはアーク溶解時の熱流方向に対して配向化していることが確認された．一方，FeCoMnNiTi系合金では，層状組織の発達は認められなかったものの，過去にキンク帯の形成が確認されたMg基LPSO相の組織と酷似した特徴的な板状結晶粒の形成が確認された．また，作製した種々の合金について，室温～800℃における圧縮試験を実施し，力学特性と組織形態の相関を調査した．FeCoCrNiTi系合金の圧縮試験においては，当初の研究目標であった2GPaを超える高強度を達成することができた．しかしながら，層状組織と共存する初晶を起点に破壊が生じ，更なる組織制御の必要性が示唆された．板状結晶粒が確認されたFeCoMnNiTi系合金の圧縮試験においては，800℃においても600 MPa程度の高い降伏応力が得られた．また，解析の結果，板状結晶粒は底面4層周期積層からなるD024構造を有しており，LPSO相同様，底面すべりの活動によりキンク帯が形成したことが変形組織観察の結果明らかとなった．

In this study, Ti system eutectic alloy is mainly used to control the orientation of layered structure and to induce the unique strengthening of Ti system eutectic alloy. This year's report is on Ti eutectic alloys.(TiCoFeMnNi system, TiAlCrNbZr system, TiCoFeMnNi system) FeCoCuNiTi, FeCoCrNiTi, FeCoMnNiTi system and 18 kinds of alloys were prepared by dissolution method, one kind of alloy was prepared by directional solidification method, the microstructure alignment was carried out.FeCoCrNiTi alloy system was prepared by dissolution method, and the layered structure between primary crystals was confirmed. The direction of heat flow during dissolution is confirmed by the alignment of the layered structure. On the one hand, FeCoMnNiTi alloy has been confirmed to have a layered structure, and the formation of Mg-based LPSO phase has been confirmed to have a plate-like crystal grain similar to that of Mg-based LPSO phase. In order to study the relationship between mechanical properties and microstructure of FeCoCrNiTi alloy, the compression test of FeCoCrNiTi alloy was carried out at room temperature ~800℃. In addition, the necessity of organization and control is demonstrated by the fact that the lamellar structure and blue shift of the initial crystal start from the beginning of the crystal formation. Plate-like crystalline particles were confirmed to be FeCoMnNiTi alloy with high pressure drop at 800℃ to 600 MPa. As a result of the analysis, plate-like crystal grains have a D024 structure with 4 layers of periodic layers on the bottom surface, and LPSO is the same.

项目成果

新規高強度Ti基合金の創製および力学特性評価

新型高强钛基合金的制备及力学性能评价

• 发表时间: 2023
• 作者: Chimento;N. R.;F. L;Agnolin;M.Manabe;T. Tsuihiji;T. H. Rich;P. Vickers-Rich and F. E. Novas;徳永 透子，米村 拓哉，萩原 幸司
• 通讯作者: 徳永 透子，米村 拓哉，萩原 幸司

各種組織制御による軽金属材料の強度・機能性向上

通过控制各种结构来提高轻金属材料的强度和功能

• 发表时间: 2022
• 作者: Chimento;N. R.;F. L;Agnolin;M.Manabe;T. Tsuihiji;T. H. Rich;P. Vickers-Rich and F. E. Novas;徳永 透子，米村 拓哉，萩原 幸司;徳永 透子
• 通讯作者: 徳永 透子